Б.И. Коган Технологии обработки деталей общемашиностроительного назначения

20

6.2. Последовательностьмеханическойобработкикорпуса призматическоготипасплоскимоснованиемиосновным отверстиемсосью, параллельнойоснованию

Заготовительная.

Заготовки корпусов из серого чугуна отливают в песчаноглинистые, металлические (кокиль) или оболочковые формы, из стали – в песчано-глинистые формы, кокиль или по выплавляемым моделям. Заготовки из алюминиевых сплавов отливают в кокиль или литьем под давлением. В единичном и мелкосерийном производствах применяют сварные корпуса из стали. Корпусамогутбытьсборными.

Заготовки корпусных деталей перед механической обработкой проходят рядподготовительныхопераций.

Подготовительныеоперации

Термическая.

Отжиг (низкотемпературный) для уменьшения внутренних напряжений, старение.

Обрубкаиочистказаготовки.

У отливок удаляют литники и прибыли: на прессах, ножницами, ленточными пилами, газовой резкой и т.д. Очистка отливок от остатков формовочных смесей и зачистка сварных швов у сварных заготовок производитсядробеструйнойилипескоструйнойобработкой.

Вибростарение. Малярная.

Грунтовка и окраска необрабатываемых поверхностей (для деталей, не подвергаемых в дальнейшем термообработке). Операция производится с целью предохранения попадания в работающий механизм корпуса чугунной пыли, обладающей свойством «въедаться» в неокрашенные поверхности при механическойобработке.

Контрольная.

Проверка корпуса на герметичность. Применяется для корпусов, заполняемых при работе маслом. Проверка производится ультразвуковой или рентгеновской дефектоскопией. В единичном производстве или при отсутствии дефектоскопии проверка может производитьсяприпомощикеросинаи мела.

Для деталей, работающих под давлением, применяется проверкакорпуса поддавлением.

21

Разметочная.

Применяется в единичном и мелкосерийном производствах. В остальных типах производств может применяться для сложных и уникальныхзаготовоксцельюпроверки«выкраиваемости» детали.

Основныеоперациимеханическойобработки

Фрезерная(протяжная).

Фрезеровать или протянуть плоскость основания предварительно и окончательноилисприпускомподплоскоешлифование(принеобходимости).

Технологическая база – необработанная плоскость, параллельная обрабатываемойповерхности. Оборудование:

•в единичном и мелкосерийном производствах – вертикальнофрезерныйилистрогальныйстанки;

•в серийном – продольно-фрезерный или продольно-строгальный стан-

ки;

•в крупносерийном и массовом – барабанно- и карусельнофрезерные, плоскопротяжные, агрегатно-фрезерныестанки.

Сверлильная.

Сверлить и зенковать (при необходимости) отверстия в плоскости основания. Развернутьдваотверстия, используемыхприбазировании.

Технологическая база – обработанная плоскость основания. Оборудование – радиально-сверлильный станок или сверлильный с ЧПУ, в массовом и крупносерийном производствах многошпиндельный сверлильный станок или агрегатный станок. Операции фрезерования плоскости основания и сверлильнаяобработкаотверстийвоснованиимогутбытьсовмещены.

Фрезерная.

Обработкаплоскостей, параллельныхбазовой(приихналичии). Технологическая база – плоскость основания. Оборудование – анало-

гичноепервойфрезернойоперации.

Фрезерная.

Обработка плоскостей, перпендикулярных базовой (торцы основных отверстий).

Технологическая база – плоскость основания и два точных отверстия. Оборудование– горизонтально-фрезерныйилигоризонтально-расточной станок.

Расточная.

Растачивание основных отверстий (предварительное и окончательное

22

илисприпускомподтонкоерастачивание).

Технологическая база – та же. Оборудование: единичное производство– универсальныйгоризонтально-расточнойстанок;

•мелкосерийное и среднесерийное – станки с ЧПУ расточнофрезернойгруппыимногооперационныестанки;

•крупносерийноеимассовое– агрегатныемногошпиндельныестанки.

Сверлильная.

Сверлить, зенковать (при необходимости), нарезать резьбу в крепеж-

ныхотверстиях.

Технологическая база – та же. Оборудование: радиально-сверлильный, сверлильный с ЧПУ, многооперационный, сверлильный многошпиндельный илиагрегатныйстанки(взависимостиоттипапроизводства).

Плоскошлифовальная.

Шлифовать(принеобходимости) плоскостьоснования. Технологическая база – поверхность основного отверстия или обрабо-

танная плоскость, параллельная базовой (в зависимости от требуемой точности расстояния от базовой плоскости до оси основного отверстия). Оборудование– плоскошлифовальныйстанокспрямоугольнымиликруглымстолом.

Алмазно-расточная.

Тонкоерастачиваниеосновногоотверстия.

Технологическая база – базовая плоскость и два отверстия. Оборудованиеалмазно– расточнойстанок.

С целью выдерживания принципа постоянства баз большинствооперацийобработкизаисключениемоперацииподготовки баз и отделки основных поверхностей концентрируют в одну операцию, выполняемую на горизон- тально-расточном (единичное производство), многооперационном (серийное) илиагрегатном(массовое) станках.

Моечная. Контрольная.

Нанесениеантикоррозионногопокрытия.

Примечание: рекомендуется применять многооперационные станки с ЧПУ мод. 400V, 600V, 800V АО «Стерлитамакский станкостроительный завод».

6.3. Особенностиобработкиразъемныхкорпусов

Вмаршрут обработки разъемных корпусов дополнительно к вышеприведеннымоперациямвключают:

• обработкуповерхностиразъемауоснования(фрезерная);

23

•обработкуповерхностиразъемаукрышки(фрезерная);

•обработку крепежных отверстий на поверхности разъема основания (сверлильная);

•обработку крепежных отверстий на поверхности разъема крышки (сверлильная);

•сборкукорпусапромежуточную(слесарно-сборочнаяоперация);

•обработку двух точных отверстий (обычно сверлением и развертыванием) под цилиндрические или конические штифты в плоскости разъемасобранногокорпуса.

Дальнейшаяобработкакорпусапроизводитсявсборе.

7.Технологияизготовлениязубчатыхколёс[2; 5] *

По технологическому признаку цилиндрические зубчатые колеса подразделяютсяна:

•одновенцовыебезступицыисоступицей, сгладким, РК, К-профильным илишлицевымотверстием;

•многовенцовыесгладким, РК, К-профильнымилишлицевымотверсти- ем(цельныеилисборные);

•вал-шестерни.

У цилиндрических колес зубья выполняют прямыми, спиральнымиили шевронными.

Обработка зубчатых колес разделяется на два этапа: обработка до нарезания зубьев и обработка зубчатого венца. Задачи первого этапа в основном аналогичны задачам, решаемым при обработке деталей классов диски (зубчатоеколесоплоскоебезступицы), втулки(со ступицей) или валов (валшестерня). Операции второго этапа обычно сочетают с отделочными операциями обработки корпуса колеса.

На построение технологического процесса обработки зубчатых колес влияютследующиефакторы:

•формазубчатогоколеса;

•формаирасположениезубчатоговенцаиколичествовенцов;

•степень точности колеса;

•материалколеса;

* Методические указания по обработке зубьев крупномодульных зубчатых колёс даны в отдельном учебном пособии.

24

•наличиеивидтермообработки;

•габаритныеразмеры;

•объемвыпуска.

Наибольшее влияние на протяженность технологического маршрута оказывает степень точности колеса. При изготовлении высокоточных колес (6, 5 и выше степеней точности) механическая обработкадолжначередоваться с операциями термической обработки для снятия внутренних напряжений, а количество отделочных операций технологических базизубчатого венцавозрастает.

7.1. Основныесхемыбазирования

Выбор базовых поверхностей зависит от конструктивных форм зубчатых колеситехническихтребований.

Уколес со ступицей (одновенцовых и многовенцовых) с достаточной длинойцентральногобазовогоотверстия(L/D>1) вкачестветехнологических баз используют: двойную направляющую поверхность отверстия и опорную базу в осевом направлении – поверхностьторца.

Уодновенцовых колес типа дисков (L/D<1) длина поверхности отверстия недостаточна для образования двойной направляющей базы. Поэтому после обработки отверстия и торца установочной базой для последующих операций служит торец, а поверхность отверстия – двойной опорной базой. У валов-шестерен в качестве технологических баз используют, какправило, поверхностицентровыхотверстий.

На первых операциях черновыми технологическими базами являются наружные необработанные «черные» поверхности. После обработки отверстия и торца их принимают в качестве технологическойбазынабольшинстве операций. Колеса с нарезанными зубьями после упрочняющей термообработки при шлифовании отверстия и торца (исправление технологических баз) базируют по эвольвентной поверхности зубьев для обеспечения наибольшей соосности начальной окружности и посадочного отверстия. Для обеспечения наилучшей концентричности поверхностей вращения колеса применяют следующие варианты базирования: при обработке штампованных и литых заготовок на токарных станках за одну установку заготовку крепят в кулачках патрона за черную поверхность ступицы или черную внутреннюю поверхность обода; при обработке за две установки заготовку сначала крепят за черную поверхность обода и обрабатывают отверстие, а при второй установке заготовки на оправку обрабатывают поверхность

25

ободаидругиеповерхностиколеса.

7.2. Основныеоперациимеханическойобработкизубчатого колесасоступицей7-йстепениточности

Заготовительная.

Для заготовок из проката – резка проката, для штампованных заготовок– штамповка.

Штампованные заготовки целесообразно выполнять с прошитыми отверстиями, если их диаметр более 30 мм и длина не более3-хдиаметров

(ГОСТ7505-89).

Заготовки из чугуна и цветных сплавов (иногда из сталей) получаютлитьем.

Термическая.

Нормализация, отпуск(дляснятиявнутреннихнапряжений).

Токарная.

Точить торец обода и торец ступицы с одной стороны предварительно, точить наружную поверхность обода до кулачков патрона предварительно, расточить предварительно отверстие (или сверлить и расточить при отсутствии отверстия в заготовке), точить наружную поверхность ступицыпредварительно, точитьфаски.

Технологическая база – наружная черная поверхность обода и торец, противолежащий ступице (закрепление вкулачках токарного патрона).

Оборудование:

•единичноепроизводство– токарно-винторезныйстанок;

•мелкоисреднесерийное– токарно-револьверный, токарныйсЧПУ;

•крупносерийное и массовое – одношпиндельный или многошпиндельный токарный полуавтомат (для заготовки из прутка – прутковый автомат).

Токарная.

Точить базовый торец обода (противолежащий ступице) предварительно, точитьнаружнуюповерхностьнаоставшейсячастипредварительно, расточитьотверстиеподшлифование, точитьфаски.

Технологическая база – обработанные поверхности обода и большеготорца(состороныступицы). Оборудование– тоже.

Протяжная(долбежная).

Протянуть (долбить в единичном производстве) шпоночный паз илишлицевоеотверстие.

26

Технологическая база – базовый торец колеса. Оборудование – гори- зонтально-протяжнойилидолбежныйстанок.

Применяются варианты чистового протягивания отверстия на данной операциивместоегочистовогорастачиваниянапредыдущейоперации.

Токарная.

Точить базовый и противолежащие торцы, наружные поверхности венцаначисто.

Технологическая база – поверхность отверстия (реализуется напрессовкой на оправку; осевое расположение на оправке фиксируется путем применения подкладных колец при запрессовке заготовки). Необходимость данной операции вызывается требованием обеспечения соосности поверхностейвращенияколеса.

Оборудование – токарно-винторезный (единичное производство), токарный с ЧПУ (серийное) или токарный многорезцовый полуавтомат (массовое).

Зубофрезерная (в т.ч. методом двух подач [6 ]).

Фрезеровать зубья предварительно (обеспечивается 8-я степень точно-

сти).

Технологическая база – отверстие ибазовыйторец(реализуетсяоправкойсупоромвторец). Оборудование– зубофрезерныйполуавтомат.

Зубофрезерная.

Фрезеровать зубья начисто (обеспечивается 7-я степень точности).

Шевинговалъная.

Шевинговать зубья. Операцию применяют для термообрабатываемых колессцельюуменьшениякороблениязубьев, т. к. снимаетсяповерхностный наклепанныйслойпослефрезерования. Повышаетнаединицустепеньточностиколеса.

Технологическая база – отверстие и базовый торец (реализуется оправ-

кой).

Оборудование– зубошевинговальныйстанок.

Термическая.

Калить заготовку или зубья (ТВЧ) или цементировать, калить и отпустить согласно техническим требованиям. Наличие упрочняющей термообработки, как правило, приводит к снижению точности колеса на одну единицу.

Внутришлифовалъная.

Шлифовать отверстие и базовый торец за один установ. Обработка отверстия и торца за один установ обеспечивает их наибольшуюперпен-

27

дикулярность.

Технологическая база – рабочие эвольвентные поверхности зубьев (начальная окружность колеса) и торец, противолежащий базовому. Реализация базирования осуществляется специальным патроном, у которого в качествеустановочныхэлементовиспользуюткалиброванныероликиилизубчатые секторы. Необходимость такого базирования вызвана требованием обеспечения равномерного съема металла с зубьев при их последующей отделке с базированием по отверстию на оправке. Оборудование – внутришлифовальныйстанок.

При базировании колеса на данной операции за наружную поверхностьвенцадляобеспечениясоосностиповерхностейвращения необходимо ввести перед или после термообработки круглошлифовальную операцию для шлифования наружной поверхности венца и торца, противолежащего базовому(желательнозаодинустановнаоправке).

Технологическая база – отверстие и базовый торец. Оборудование – круглошлифовальныйилиторцекруглошлифовальныйстанок.

Необходимость отделки наружной поверхности венца колеса часто вызывается также и тем, что контроль основных точностных параметров зубьев производится с использованием этой поверхности в качестве измерительнойбазы.

Плоскошлифовалъная.

Шлифовать торец, противолежащий базовому (если необходимо по чертежу).

Технологическая база – базовый торец. Оборудование – плоскошлифовальныйстанокспрямоугольнымиликруглымстолом.

Зубошлифовалъная.

Шлифоватьзубья.

Технологическая база – отверстие и базовый торец. Оборудование – зубошлифовальный станок (обработка обкаткой двумя тарельчатыми или червячным кругом или копированием фасонным кругом). При малом короблении зубьев при термообработке (например, при азотировании вместо цементации) операциязубошлифования можетбытьзамененазубохонингованиемиливообщеотсутствовать.

Наличие зубошлифовальной или зубохонинговальной операции определяется наличием и величиной коробления† зубьев при термообработке. Двукратное зубофрезерование и шевингование зубьев до термообработки может

† Рекомендациипоснижениюкороблениязубчатыхколёсданывсоответствующих методическихуказаниях[5].

28

обеспечить 6-ю степень точности. При потере точности во время термообработки на одну степень конечная 7-я степень точности будет достигнута. Введение отделочной операции зубошлифования или зубохонингования необходимо только при уменьшении точности колеса при термообработке больше, чемнаоднустепень.

Моечная. Контрольная.

Нанесениеантикоррозионногопокрытия.

Применяются варианты техпроцесса с однократным зубофрезерованием, носдвукратнымзубошлифованием.

Наличие упрочняющей термообработки приводит, как правило, к снижению степени точности колеса на одну единицу, что требует введения дополнительной отделочной операции. Для незакаливаемых зубчатых колес шевингование является последней операцией; перед термообработкой шевингуют зубья с целью уменьшения деформаций колеса в процессе термообработки и повышениястепениточностинаоднуединицу.

Приведенный выше технологический процесс требует обработки колеса на оправках как до нарезания зубьев и термообработки, такипослетермообработки.

Процесс может быть построен иначе, т.е. без применения оправок до термообработки. В этом случае вся токарная обработка ведется в патронах, а протягивание шпоночного паза или шлицев производят после нарезания зубьев и нет операции чистовой обработки на оправке до термообработки. Вэтомслучае не гарантируется достаточная перпендикулярность торца к оси отверстия. Для уменьшения отклонения от перпендикулярности протягиваниевыполняютсжесткимнаправлениемпротяжки.

7.3. Обработкаплоскихзубчатыхколес

Так как плоские зубчатые колеса надежнее базируются на поверхности торцов, чем на поверхности отверстия, то токарная обработка на оправках не гарантирует устойчивости. Поэтому весь технологический процесс строят исходя из того, что установочной технологической базой является торцовая поверхность, аотверстие – двойной опорной. Вследствие этого всю токарную обработку производят в кулачковых патронах, а не на оправках. При наличии шлицевого отверстия отличительной особенностью маршрутаявляетсято, чтопротягиваниешлицеввыполняетсянепослечерновых, а после чистовых операций и при этом следует обеспечить перпендикуляр-

29

ность оси отверстия к торцу. Эта задача решается путем применения вер- тикально-протяжногостанкаинекомбинированнойпротяжки, направленной поотверстиюмалогодиаметрашлицевколеса, предварительнорасточенного.

Основныеоперациимеханическойобработки плоскогозубчатогоколеса7-йстепениточности

Заготовительная.

Резатьпрокатилиштамповатьзаготовку.

Термическая.

Нормализоватьзаготовку.

Токарная.

Точить торец с одной стороны, наружную поверхность – до кулачковирасточитьотверстиепредварительно.

Технологическая база – черная наружная поверхность и торец. Оборудование – аналогично первой токарной операции маршрута колеса со ступицей.

Токарная.

Точить второй торец и оставшуюся поверхность предварительно, расточитьотверстиеподтонкоерастачиваниеилипротягивание.

Технологическаябаза– обработаннаячастьнаружнойповерхностииторец. Оборудование– тоже.

Плоскошлифовальная.

Шлифоватьторцыпоследовательносдвухсторон.

Технологическая база – торец. Оборудование – плоскошлифовальный станок.

Алмазно-расточная(вертикально-протяжная).

Расточить(протянуть) отверстиеподшлифование.

Технологическая база – торец и наружная поверхность (алмазнорасточная операция); торец и отверстие (протяжная). Оборудование – токар- но-винторезный, токарный одношпиндельный полуавтомат или алмазнорасточной станок; припротягивании – вертикально-протяжнойстанок.

Токарная.

Точить наружную поверхность начисто. Производится одновременная обработканесколькихзаготовок, насаженныхнаоправку.

Технологическая база– торециотверстие(наоправке). Оборудование– токарно-винторезныйстанокилиодношпиндельныйполуавтомат.

Зубофрезерная.